می‌دانیم که جهان هستی با سیارات فراوان پر شده است. طبق یک تخمین فقط در کهکشان ما بیش از ۲۰ میلیارد شبه‌زمین وجود دارد اما در چه تعداد از آنها حیات وجود دارد؟ اگر حیات وجود داشته باشد چگونه می‌توانیم از وجود آن اگاه شویم؟ تا زمانی که به طور مستقیم پیامی برای ما ارسال نکنند، محتمل ترین راه برای کشف حیات در یک سیاره، بررسی اتمسفر آن است اما وجود اکسیژن در فضای بیگانه همیشه به معنای وجود حیات نیست. با اعوجاج همراه باشید.
ما در حال حاضر جوهای اطراف چند سیاره فراخورشیدی بزرگ را کشف کرده ایم و هنگام راه اندازی تلسکوپ جیمز وب باید بتوانیم جوهای سیاره های فراخورشیدی با اندازه ای مشابه زمین را مطالعه کنیم. اما برای تأیید حضور نوعی زندگی دقیقا چه چیزی را باید مشاهده کنیم؟
یکی از نامزدهای قوی همواره اکسیژن بوده است. در زمین، توسط ارگانیسم های زنده از طریق فتوسنتز تولید می شود و حدود ۲۱٪ از جو ما را تشکیل می دهد. اکسیژن نیز با امضای طیفی قابل تشخیص است. همچنین یک عنصر واکنش پذیر است، بنابراین باید توسط موجودات زنده به نوعی بازیابی شود. بنابراین اگر اکسیژن و آب را در جو یک سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین پیدا کنیم، این مطمئناً شواهد قانع کننده ای از حیات فرازمینی خواهد بود اما طبق تحقیقات جدید یافتن اکسیژن و آب کافی نیست.
این مطالعه نشان می دهد که ما نمی توانیم به زمین به عنوان مدل استاندارد تکامل جوی یک سیاره اعتماد کنیم. اوایل زمین جو کم اکسیژنی داشت. اشکال اولیه زندگی، اکسیژن را به عنوان ماده زائد ایجاد می کردند. فقط پس از تکامل فتوسنتز، اکسیژن اتمسفر فراوان شد. بنابراین برای زمین ، افزایش اکسیژن نتیجه مستقیم حیات زمینی است اما مسیر ما برای رسیدن به اکسیژن تنها مسیر ممکن نیست، به ویژه برای سیاره هایی که دور یک ستاره کوتوله قرمز می چرخند.
در حالی که هیدروژن با اختلاف، فراوانترین عنصر در جهان است، انتظار می‌رود اکسیژن در سیارات سنگی به همراه کربن و نیتروژن شایع باشد. بنابراین، به احتمال زیاد ترکیباتی مانند آب (H2O)، دی اکسید کربن (CO2) و نیتروژن (N2) را تقریباً در جو هر جهانی با پتانسیل وجود حیات پیدا خواهیم کرد.
اکسیژن آزاد می تواند از نظر بیولوژیکی مانند اتفاقی که برروی زمین می افتد، از آب و دی اکسید کربن آزاد شود اما محققان سه سناریو پیدا کرده اند که اکسیژن آزاد از نظر زمین شناسی ظاهر می شود.
این تیم محقق بر روی سیارات ستاره های کوتوله قرمز متمرکز شدند. کوتوله های قرمز حدود ۷۵٪ از ستاره های کهکشان ما را تشکیل می دهند، بنابراین احتمالاً جهان های قابل سکونت به دور کوتوله قرمز می چرخند. اما کوتوله های قرمز با خورشید زمین بسیار متفاوت هستند. آنها کوچکتر هستند و بنابراین مدت زمان بیشتری طول می کشد تا از یک پیش ستاره به رشته اصلی بروند.
آنها می توانند شراره های بزرگ خورشیدی ساطع کنند که می تواند برای از بین بردن جو یک سیاره در مدار نزدیک موثر باشد. آنها هم چنین نور ماورای بنفش کمتری منتشر می‌کنند که می تواند اتم ها را یونیزه کرده و کاری کند که مولکول ها از هم بپاشند. در نتیجه معلوم می شود که این روند تکامل جو یک سیاره را به طرز چشمگیری تغییر می دهد. اگر یک سیاره کوتوله قرمز نسبت کربن به نیتروژن بالایی داشته باشد، احتمالاً وارد یک فضای گلخانه ای فرار با جو دی اکسید کربن غلیظ و اکسیژن آزاد می شود.
اگر سیاره ای آبی باشد، اکسیژن از بخار آب موجود در قسمت بالای جو آزاد می شود. اگر یک سیاره خشک باشد، اکسیژن همراه با نیتروژن و CO2 در جو باقی می ماند. هر سه این موارد با مشاهده تلسکوپ های ما دارای امضای اکسیژن هستند، حتی اگر لزوماً حیات نداشته باشند. برای سیارات کوتوله قرمز، وجود اکسیژن می تواند یک نکته مثبت اما کاذب محسوب شود.
جالب توجه است، این مطالعه همچنین نشان داده که این سناریوها برای ستاره های بزرگتر و شبیه خورشید بسیار کمتر موثر است. اگر اکسیژن آزاد را در اطراف سیاره ای پیدا کنیم که در حال چرخش دور یک ستاره خورشید مانند است، این می تواند گواهی محکم بر حیات باشد. نتیجه این تحقیق این است که یافتن حیات در سیارات دیگر پیچیده است. در حالی که در چند سال آینده شواهد جالبی جمع می کنیم، باید به خاطر داشته باشیم که در ارائه سریع ادعاهایی در رابطه با وجود حیات احتیاط کنیم.
